2009年的12月,藍牙技術聯盟 (Bluetooth Special Interest Group, SIG)首度先行推出藍牙4.0版本,并在2010年底,于西雅圖正式公布藍牙核心規格4.0版本的相關數據,藍牙4.0版本將過去三種藍牙規格,包括傳統藍牙技術、藍牙低功耗技術及藍牙高速技術等三種規格合而為一。除此之外,藍牙4.0版本可以讓設計者選擇將距離優化至200英尺以上,特別是對需要較長距離的室內傳感器的應用,其低功耗特性為藍牙技術拓展了新的市場,像是配有鈕扣電池的無線裝置、傳感器、醫療保健、運動與健身、安全、家庭娛樂及智慧電表等市場,值得一提的是,Continua健康聯盟已選擇藍牙低功耗技術作為下一個標準版本的低功耗傳輸技術。
藍牙4.0版本帶領藍牙技術突破PAN的限制
一直以來,藍牙技術是以短距離無線技術著稱,也就是屬于PAN(Personal Area Networking)的領域,從原來的基本距離30英尺(大約10m)的傳統藍牙射頻,大幅增加到200英尺。只是這個200英尺的距離并不是標準功能,而是“選擇性”的功能,新版藍牙4.0在堅固性、低耗電及低成本等基本功能外,另外提供了許多功能選項,如距離的長度,讓設計者自行選擇搭配,以使產品具有差異性。
藍牙4.0版本的技術細節
1、數據傳輸-藍牙低功耗技術支持很短的資料封包(8octet~27octet),其傳輸速度高達1Mbps。所有連接均采用先進的嗅探性次額定功能模式,以實現超低的負載循環。
2、跳頻-藍牙低功耗技術和其它版本的藍牙技術一樣都是使用調節性跳頻,以盡量減少2.4GHz ISM波段其他技術的干擾。此技術還允許高效的多路徑優勢增加鏈路預算,從而加大射程。
3、主機控制-藍牙低功耗技術設計的高智能控制器,讓主機長時間處于休眠狀態,并只在主機需要運作時由控制器來啟動。因主機較控制器消耗更多的能源,因此這樣的設計也節省了最多的能源。
4、延遲-藍牙低功耗技術的聯機建立僅需3毫秒即可完成;同時能以應用程序迅速啟動鏈接器,并以數毫秒的傳輸速度完成經認可的數據傳遞后并立即關閉連接。
5、射程-調變指數的增大可使低功耗無線技術的射程加大,射程將可超過100m 。
6、穩定度-藍牙低功耗技術使用24位的循環重復檢環(CRC),能確保所有封包在受干擾時的最大穩定度。
7、高度安全-使用CCM的AES-128完全加密,為數據封包提供高度加密性及認證度。
8、拓樸-藍牙低功耗技術在每個從裝置及每個封包上,使用32位的存取地址,讓數十億個裝置能被同時鏈接。此技術不但將一對一的連結優化,同時也利用星狀拓撲來完成一對多點的連結。在聯機和斷線切換迅速的情況下,數據能夠在網狀拓樸之間移動,但不至于為了維持此網絡而顯得過于復雜。
低功耗微藍牙4.0的重點
低功耗技術可說是藍牙4.0版本的重大突破,具備超低峰值、平均值與待機功耗,透過標準紐扣電池足以使用數年,支持多種設備之間的兼容性,并加強射程。支持很短的數據封包,8octet至27octet,其傳輸速度高達1Mbps。藍牙低功耗技術和其他版本的藍牙技術一樣都是使用調節性跳頻,以盡量減少2.4GHz ISM波段其他技術的干擾。藍牙低功耗設計主要提供3種應用方案:獨立運作模式、雙模工作模式及整合模式。在雙模應用中,藍牙低功耗的功能會整合至現有的傳統藍牙控制器中,共享傳統藍牙技術既有的射頻和功能,相較于傳統的藍牙技術增加的成本更小。除此之外,制造商可利用升級版藍牙低功耗技術的堆棧,整合目前的藍牙3.0高速版本,或2.1+EDR等傳統藍牙芯片組,增進傳統藍牙裝置的新效能。
另外,低功耗的獨立運作芯片組則是一個高度集成的裝置,具備輕量的鏈路層,能在最低成本的前提下,支持低功耗的待機模式、簡易的裝置發現、可靠的點對多點的數據傳輸、安全的加密連結等;位于上述控制器中的鏈路層,適用于網絡連接傳感器,并確保在無線傳輸中,皆能透過藍牙低功耗傳輸。